Датчик для измерения напряжений горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИС ЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ(54) (57) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМ НАПРЯЖЕНИИ ОРНЫХ Г 10 РО жааий цилиндрический корпус ральнцм отверстием, при этом ко полнен из оптически активного в отлачающийгя тем, что, с вельо по точности измерений путем расшир назона измерений модуля упругост пород, он снабжен наполнителем, ным равномерно по объему корпу полненным в виде ферромагнитных ских зерен, модуль упругости кот вышает модуль упругости корпуса. ьск едоват инстит т гор. орного х эчеван оупру ва иси про" (пропород 413 ТОРСНОМУ Св(71) Всесоюзный научно-исслпроектный и конструкторскийного дела пветной металлург, 111212 З(50 1; 21 С 3900 ЕРЕНИЯ Д, содер.с пентрпус вы.ещества, вышения ения дини горных размещен.са и вы.сферичеорых пре112121 В Н И И П И Зи к и з 6) 55/22ираж эг 4 Гнаи ннеФилиал ППГ 1 Патента,г Ужгород. ул Проектна Изобретение относится к горной промышенности и может быть использовано для змерения напряжений в массиве горных пород на шахтах и карьерах для обеспече.ния безопасности ведения горных работ.,Известны датчики для измерения напря.жений горных пород, содержащие цилинд.рический корпус с центральным отверстием, при этом корпус выполняют из оптически активного вещества, например из эпоксидной смолы, или оргстекла, или из стекла 11 и 12.Недостатком этих датчиков является ма.лая точность определения напряжений в крепких горных прородах с модулем упругости Е(0,3 - 0,45) Оа МПа, Напряжения, возникающие в корпусе датчиков при деформации массива, сложенного крепкими горными породами, зависят от упругих по. стоянных породы и корпуса датчика, поэтому для каждого соотношения упругих гостс)- янных необходимо производить пересчет оп.тического сигнала в напряжение. Кроме того, для указанных датчиков характерны трудоемкость съема информации ц слож. ность интерпретации интерференционной картины полос, требуощей специальной высокой подготовки персонала.Целью изобретения является повышение точности измерений путем расширения диапазона измерений модуля упругости горных пород.Поставленная пель достигается тем, что датчик для измерения напряжений горных пород, содержащий цилиндрический корпус с центральцьгм отверстием, при этом корпус выполнен из оптически активного вецества, снабжен наполцителем, размегцецным равномерно по объему корпуса и выполненным в виде срерромагнитцых сфери. ческих зерен, модуль упругости которых превышает модуль упругости корпуса,На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция датчика измерения цапрякений горных пород; на фиг. 2 - разрез АА ца фиг. 1.Латчик для измерения напряжений гор. цых пород содержит цилицдрический корпус 1 (внешний радиус Р) с центральным от. верстием (радиус г), выполненный из опти. чески активного вещества, например из эпоксидной смолы, илц оргстекла, или боросиликатцой кроны типа К с модулем упругоЯ.А сти ЕО,30,8210 МПа. В корпусе равно.мерно по всему объему размепсают наполнитель, выполненный н виде ферромагнитныхсферических зерен,2 с модулем упругостиЕ,Е, где Е - модуль упругости ферро.магнитных сферических зерен; Енмодульупругости корпуса.В качестве ферромагнитного материаламогут быть использованы железо, никель,кобальт,О Размещение н с)птически активном ве.щестне зерен с модулем упругости Е,0,210 а МПа уже при объемных концентрацияхО - 20 О/о позволяет голучить модульупругости корпуса, превышающий модульупругости окрЧжающих корпус горцьгх пород более чем в дна раза.Для исследования поля напряжений датчик устананливаот в скважину (шпур) так,что с помонью цементирующего состава обес.печивают всесторонний контакт со стенка.ми скважины, таким образом, датчик и ис.следуемый массив представляют единое це.лое и поэтому все напряжения в массивеполностью носпринимаются датчиком, приэтом в наполцителе меняется ориентациясферически.х зерен и, следовательно, магнит.25 цая восприимчивость корпуса.Так, например, при объемной концецтра.пии зерен Чс 0,1/, корпус становится магцитоактинцым со средней магнитной восприимчивостью Н 0,01 10 ед. СИ.Так как изменение магнитной восприимЗГг нивости пропорционально изменению давления в массиве, тс) по величине изменениямагнитной восприимчивости корпуса можнооценить величину давления в массиве,Преимущества данного датчика заклк).чаются в том, что для каждой категории35 горных пород путем изменения объемнойконцентрации ферромагнитных сферическихзерен можно получить такой модуль упругости, чтобы выполнялось чслоние -" -2,епгде Е - ,модуль упругости корпуса, Е. -40модуль упругости породы,Кроме того, данный датчик позволяет использовать малогабаритньге каппометры КТ - 3,5, которые дают возможность полу. чить на месте исследований в цифровой форме величины напряжений и тем самым исключить фактор субъективности при ицтерпре. тапии результатов измерений.